(57)【要約】【課題】ＩＴＵ-Ｔ勧告Ｇ.６５７により規定される低曲げ損失光ファイバ（ＢＩＦ）を含みＭＰＩによる影響が抑制された光伝送路を提供する。【解決手段】光伝送路１は、第１光ファイバ１１と、第１光ファイバ１１の入射端に接続された第２光ファイバ１２と、第１光ファイバ１１の出射端に接続された第３光ファイバ１３と、を備える。第１光ファイバ１１は低損失光ファイバ（ＢＩＦ）であり、第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３それぞれは略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバである。第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続ロス、第１光ファイバと第３光ファイバとの接続ロス、および、第１光ファイバの長さは、所定の関係式を満たす。【選択図】図３
2013068747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光ファイバと、前記第１光ファイバの一端に接続された第２光ファイバと、前記第１光ファイバの他端に接続された第３光ファイバと、が敷設された光伝送路であって、
前記第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数をα11とし、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの接続ロスをＡとし、前記第１光ファイバと前記第３光ファイバとの接続ロスをＢとしたときに、前記第１光ファイバの長さＬ[ｍ]は下記の式を満たし、
【数１】
2013068747.tif 000017
前記第１光ファイバは、中心軸を含むコアと、このコアを取り囲む第１光学クラッド層と、この第１光学クラッド層を取り囲む第２光学クラッド層と、この第２光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有し、前記ジャケット層の屈折率を基準としたときに、前記コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、前記第１光学クラッド層の比屈折率差Δ２が０％以上であり、前記第２光学クラッド層の比屈折率差Δ３が−０.２％以下であり、Δ１＞Δ２＞Δ３ なる関係を満たす、
ことを特徴とする光伝送路。
【請求項２】
前記第２光ファイバおよび前記第３光ファイバそれぞれが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであり、
前記第１光ファイバと前記汎用シングルモード光ファイバとの接続において、前記第１光ファイバのＬＰ１１モードと前記汎用シングルモード光ファイバのＬＰ０１モードとの結合効率が０.５以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送路。
【請求項３】
前記第２光ファイバおよび前記第３光ファイバそれぞれが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであり、
前記第１光ファイバおよび前記汎用シングルモード光ファイバそれぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送路。
【請求項４】
第１光ファイバと、前記第１光ファイバの一端に接続された第２光ファイバと、が敷設された光伝送路であって、
前記第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数をα11とし、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの接続ロスをＡとしたときに、前記第１光ファイバの長さＬ[ｍ]は下記の式を満たし、
【数２】
2013068747.tif 000018
前記第１光ファイバは、中心軸を含むコアと、このコアを取り囲む第１光学クラッド層と、この第１光学クラッド層を取り囲む第２光学クラッド層と、この第２光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有し、前記ジャケット層の屈折率を基準としたときに、前記コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、前記第１光学クラッド層の比屈折率差Δ２が０％以上であり、前記第２光学クラッド層の比屈折率差Δ３が−０.２％以下であり、Δ１＞Δ２＞Δ３ なる関係を満たす、
ことを特徴とする光伝送路。
【請求項５】
前記第２光ファイバが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであり、
前記第１光ファイバと前記汎用シングルモード光ファイバとの接続において、前記第１光ファイバのＬＰ１１モードと前記汎用シングルモード光ファイバのＬＰ０１モードとの結合効率が０.５以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載の光伝送路。
【請求項６】
前記第２光ファイバが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであり、
前記第１光ファイバおよび前記汎用シングルモード光ファイバそれぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載の光伝送路。
【請求項７】
第１光ファイバと、前記第１光ファイバの一端に接続された第２光ファイバと、前記第１光ファイバの他端に接続された第３光ファイバと、が敷設された光伝送路であって、
前記第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数をα11とし、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの接続ロスをＡとし、前記第１光ファイバと前記第３光ファイバとの接続ロスをＢとしたときに、前記第１光ファイバの長さＬ[ｍ]は下記の式を満たし、
【数３】
2013068747.tif 000019
前記第１光ファイバは、中心軸を含むコアと、このコアを取り囲む光学クラッド層と、この光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有し、前記ジャケット層の屈折率を基準としたときに、前記コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、前記光学クラッド層の比屈折率差Δ２が−０.３％以上であり、Δ１＞Δ２ なる関係を満たす、
ことを特徴とする光伝送路。
【請求項８】
前記第２光ファイバおよび前記第３光ファイバそれぞれが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであり、
前記第１光ファイバと前記汎用シングルモード光ファイバとの接続において、前記第１光ファイバのＬＰ１１モードと前記汎用シングルモード光ファイバのＬＰ０１モードとの結合効率が０.５以下である、
ことを特徴とする請求項７に記載の光伝送路。
【請求項９】
前記第２光ファイバおよび前記第３光ファイバそれぞれが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであり、
前記第１光ファイバおよび前記汎用シングルモード光ファイバそれぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項７に記載の光伝送路。
【請求項１０】
第１光ファイバと、前記第１光ファイバの一端に接続された第２光ファイバと、が敷設された光伝送路であって、
前記第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数をα11とし、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの接続ロスをＡとしたときに、前記第１光ファイバの長さＬ[ｍ]は下記の式を満たし、
【数４】
2013068747.tif 000020
前記第１光ファイバは、中心軸を含むコアと、このコアを取り囲む光学クラッド層と、この光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有し、前記ジャケット層の屈折率を基準としたときに、前記コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、前記光学クラッド層の比屈折率差Δ２が−０.３％以上であり、Δ１＞Δ２ なる関係を満たす、
ことを特徴とする光伝送路。
【請求項１１】
前記第２光ファイバが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであり、
前記第１光ファイバと前記汎用シングルモード光ファイバとの接続において、前記第１光ファイバのＬＰ１１モードと前記汎用シングルモード光ファイバのＬＰ０１モードとの結合効率が０.５以下である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光伝送路。
【請求項１２】
前記第２光ファイバが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであり、
前記第１光ファイバおよび前記汎用シングルモード光ファイバそれぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムにおいて光伝送路として用いられる光ファイバは、特にＦＴＴｘでは曲げ損失が小さいことが要求される。低曲げ損失光ファイバはＢＩＦ（Bend Insensitive Fiber）と呼ばれる。ＢＩＦは、電話局の局内配線など曲げが与えられやすい場所において使用されている。ＢＩＦは、ＩＴＵ-Ｔ勧告Ｇ.６５７により規定されており、その曲げ損失の大きさによって、Ａ１，Ａ２，Ｂ２，Ｂ３とグレードが分かれており、Ｂ３が最も曲げ損失が小さい。
【０００３】
ＢＩＦとして、トレンチ型の屈折率構造を有する光ファイバが知られており、また、ディプレスト型の屈折率構造を有する光ファイバも知られている。トレンチ型またはディプレスト型の屈折率構造を有するＢＩＦは、コアの周囲に設けられた低屈折率層により光をコアに強く閉じ込めることで、低曲げ損失を実現することができる。ＢＩＦは、基底モードの曲げ損失が小さいだけでなく、高次モードの曲げ損失も小さい。また、ＢＩＦは、宅内において数ｍの短尺での敷設や曲げ付与下での使用が想定される。
【０００４】
したがって、ＢＩＦ入射端における他の光ファイバとの接続部分やＢＩＦの曲げ付与部分で高次モードが励振されると、その高次モードは、ＢＩＦ中を伝搬して、ＢＩＦ出射端における他の光ファイバとの接続部分や曲げ付与部分で基底モードと干渉する。この干渉はＭＰＩ（Multi-Path Interference、多光路間干渉）と呼ばれる。ＭＰＩに因り光強度が時間的に変動し、これに伴って伝送エラーが発生する場合がある（非特許文献１参照）。ビットレート１０Ｇbpsの光伝送の場合、エラーフリー伝送の為にはＭＰＩは−３０ｄB未満であることが必要である（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】David Z. Chen, et al, "TestingMPI Threshold in Bend Insensitive Fiber Using Coherent Peak-To-Peak PowerMethod," OFC2009 NTuC5
【非特許文献２】Ming-Jun Li, et al, "StatisticalAnalysis of MPI in Bend-insensitive Fibers," OFC2009 OTuL1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＭＰＩは、接続部分または曲げ付与部分における高次モードの励振量、ＢＩＦ中における高次モードの減衰量、および、高次モードが再結合するまでに伝搬する距離に依存する。ＭＰＩを低下させるためには、高次モード励振量を少なく、高次モード減衰量を大きく、ＢＩＦ長さをより長くすることが望ましいと考えられる。
【０００７】
本発明は、このような本発明者の考察に基づいてなされたものであり、ＩＴＵ-Ｔ勧告Ｇ.６５７により規定される低曲げ損失光ファイバ（ＢＩＦ）を含みＭＰＩによる影響が抑制された光伝送路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光伝送路は、第１光ファイバと、第１光ファイバの一端に接続された第２光ファイバと、第１光ファイバの他端に接続された第３光ファイバと、が敷設された光伝送路であって、第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数をα11とし、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続ロスをＡとし、第１光ファイバと第３光ファイバとの接続ロスをＢとしたときに、第１光ファイバの長さＬ[ｍ]は下記の式を満たし、第１光ファイバは、中心軸を含むコアと、このコアを取り囲む第１光学クラッド層と、この第１光学クラッド層を取り囲む第２光学クラッド層と、この第２光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有し、ジャケット層の屈折率を基準としたときに、コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、第１光学クラッド層の比屈折率差Δ２が０％以上であり、第２光学クラッド層の比屈折率差Δ３が−０.２％以下であり、Δ１＞Δ２＞Δ３ なる関係を満たすことを特徴とする。
【０００９】
【数１】
2013068747.tif 000003
【００１０】
このとき、第２光ファイバおよび第３光ファイバそれぞれが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであるのが好ましく、第１光ファイバと汎用シングルモード光ファイバとの接続において、第１光ファイバのＬＰ１１モードと汎用シングルモード光ファイバのＬＰ０１モードとの結合効率が０.５以下であるのが好ましく、また、第１光ファイバおよび汎用シングルモード光ファイバそれぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下であるのも好ましい。
【００１１】
或いは、本発明の光伝送路は、第１光ファイバと、第１光ファイバの一端に接続された第２光ファイバと、が敷設された光伝送路であって、第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数をα11とし、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続ロスをＡとしたときに、第１光ファイバの長さＬ[ｍ]は下記の式を満たし、第１光ファイバは、中心軸を含むコアと、このコアを取り囲む第１光学クラッド層と、この第１光学クラッド層を取り囲む第２光学クラッド層と、この第２光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有し、ジャケット層の屈折率を基準としたときに、コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、第１光学クラッド層の比屈折率差Δ２が０％以上であり、第２光学クラッド層の比屈折率差Δ３が−０.２％以下であり、Δ１＞Δ２＞Δ３ なる関係を満たすことを特徴とする。
【００１２】
【数２】
2013068747.tif 000004
【００１３】
このとき、第２光ファイバが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであるのが好ましく、第１光ファイバと汎用シングルモード光ファイバとの接続において、第１光ファイバのＬＰ１１モードと汎用シングルモード光ファイバのＬＰ０１モードとの結合効率が０.５以下であるのが好ましく、また、第１光ファイバおよび汎用シングルモード光ファイバそれぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下であるのも好ましい。
【００１４】
或いは、本発明の光伝送路は、第１光ファイバと、第１光ファイバの一端に接続された第２光ファイバと、第１光ファイバの他端に接続された第３光ファイバと、が敷設された光伝送路であって、第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数をα11とし、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続ロスをＡとし、第１光ファイバと第３光ファイバとの接続ロスをＢとしたときに、第１光ファイバの長さＬ[ｍ]は下記の式を満たし、第１光ファイバは、中心軸を含むコアと、このコアを取り囲む光学クラッド層と、この光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有し、ジャケット層の屈折率を基準としたときに、コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、光学クラッド層の比屈折率差Δ２が−０.３％以上であり、Δ１＞Δ２ なる関係を満たすことを特徴とする。
【００１５】
【数３】
2013068747.tif 000005
【００１６】
このとき、第２光ファイバおよび第３光ファイバそれぞれが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであるのが好ましく、第１光ファイバと汎用シングルモード光ファイバとの接続において、第１光ファイバのＬＰ１１モードと汎用シングルモード光ファイバのＬＰ０１モードとの結合効率が０.５以下であるのが好ましく、また、第１光ファイバおよび汎用シングルモード光ファイバそれぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下であるのも好ましい。
【００１７】
或いは、本発明の光伝送路は、第１光ファイバと、第１光ファイバの一端に接続された第２光ファイバと、が敷設された光伝送路であって、第１光ファイバのＬＰ１１モードの波長１３１０ｎｍにおける減衰係数をα11とし、第１光ファイバと第２光ファイバとの接続ロスをＡとしたときに、第１光ファイバの長さＬ[ｍ]は下記の式を満たし、第１光ファイバは、中心軸を含むコアと、このコアを取り囲む光学クラッド層と、この光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有し、ジャケット層の屈折率を基準としたときに、コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、光学クラッド層の比屈折率差Δ２が−０.３％以上であり、Δ１＞Δ２ なる関係を満たすことを特徴とする。
【００１８】
【数４】
2013068747.tif 000006
【００１９】
このとき、第２光ファイバが、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであるのが好ましく、第１光ファイバと汎用シングルモード光ファイバとの接続において、第１光ファイバのＬＰ１１モードと汎用シングルモード光ファイバのＬＰ０１モードとの結合効率が０.５以下であるのが好ましく、また、第１光ファイバおよび汎用シングルモード光ファイバそれぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下であるのも好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＩＴＵ-Ｔ勧告Ｇ.６５７により規定される低曲げ損失光ファイバ（ＢＩＦ）を含みＭＰＩによる影響が抑制された光伝送路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】トレンチ型の屈折率構造を有するＢＩＦの屈折率分布を示す図である。
【図２】ディプレスト型の屈折率構造を有するＢＩＦの屈折率分布を示す図である。
【図３】第１実施形態の光伝送路１の構成およびＭＰＩを説明する図である。
【図４】波長１３１０ｎｍにおける第１光ファイバ１１の長さＬとＭＰＩ計算値との関係を示すグラフである。
【図５】波長１３１０ｎｍにおける接続ロスとＭＰＩ計算値との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態の光伝送路２の構成およびＭＰＩを説明する図である。
【図７】実施例１の測定系の概略構成を示す図である。
【図８】実施例１において第１光ファイバ１１として用いた３種類のファイバ１〜３それぞれの諸元、ＭＰＩ実験値およびＭＰＩ計算値などを纏めた図表である。
【図９】実施例１におけるＭＰＩ実験値とＭＰＩ計算値との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例２の測定系４の概略構成を示す図である。
【図１１】実施例３におけるＭＰＩ測定値とステープル回数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２３】
図１は、トレンチ型の屈折率構造を有するＢＩＦの屈折率分布を示す図である。トレンチ型ＢＩＦは、中心軸を含むコア（半径ｒ１）と、このコアを取り囲む第１光学クラッド層（半径ｒ２）と、この第１光学クラッド層を取り囲む第２光学クラッド層（半径ｒ３）と、この第２光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有する。トレンチ型ＢＩＦは、ジャケット層の屈折率を基準としたときに、コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、第１光学クラッド層の比屈折率差Δ２が０％以上であり、第２光学クラッド層の比屈折率差Δ３が−０.２％以下であり、Δ１＞Δ２＞Δ３ なる関係を満たす。このようなＢＩＦはＩＴＵ-Ｔ勧告Ｇ.６５７.Ｂ３を満たす。
【００２４】
図２は、ディプレスト型の屈折率構造を有するＢＩＦの屈折率分布を示す図である。ディプレスト型ＢＩＦは、中心軸を含むコア（半径ｒ１）と、このコアを取り囲む光学クラッド層（半径ｒ２）と、この光学クラッド層を取り囲むジャケット層とを有する。ディプレスト型ＢＩＦは、ジャケット層の屈折率を基準としたときに、コアの比屈折率差Δ１が０.２５〜０.３７％であり、光学クラッド層の比屈折率差Δ２が−０.３％以上であり、Δ１＞Δ２ なる関係を満たす。このような光ファイバはＩＴＵ-Ｔ勧告Ｇ.６５７.Ａ２を満たす。
【００２５】
図３は、第１実施形態の光伝送路１の構成およびＭＰＩを説明する図である。同図に示される光伝送路１は、第１光ファイバ１１と、第１光ファイバ１１の入射端に接続された第２光ファイバ１２と、第１光ファイバ１１の出射端に接続された第３光ファイバ１３と、を備える。第１光ファイバ１１はＢＩＦであり、第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３それぞれは略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバである。
【００２６】
同図に示されるように、第２光ファイバ１２を伝搬してきた基底モード（ＬＰ０１モード）は、第２光ファイバ１２と第１光ファイバ１１との接続部分において、その一部が高次モード（ＬＰ１１モード）に結合される。第１光ファイバ１１には基底モード（ＬＰ０１モード）および高次モード（ＬＰ１１モード）の双方が入射される。第１光ファイバ１１を伝搬してきた基底モード（ＬＰ０１モード）は、第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３との接続部分において、その殆どが基底モード（ＬＰ０１モード）に結合される。また、第１光ファイバ１１を伝搬してきた高次モード（ＬＰ１１モード）は、第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３との接続部分において、その一部が基底モード（ＬＰ０１モード）に結合される。
【００２７】
したがって、第３光ファイバ１３においては、第１光ファイバ１１における基底モードに由来する基底モード（以下「基底成分」という。）と、第１光ファイバ１１における高次モードに由来する基底モード（以下「高次成分」という。）とが干渉する。これがＭＰＩである。ＭＰＩの大きさは、第３光ファイバにおける高次成分の強度と基底成分の強度との比で表される。
【００２８】
基底成分の電界を Ｅ０exp(ｊφ０) と表し、高次成分の電界を αＥ０exp(ｊφ１) と表す。第３光ファイバ１３における基底モード（ＬＰ０１モード）の電界は下記（５ａ）式で表され、また、第３光ファイバ１３における基底モード（ＬＰ０１モード）の強度は下記（５ｂ）式で表される。ＭＰＩは下記（６）式で表される。
【００２９】
【数５】
2013068747.tif 000007
【００３０】
【数６】
2013068747.tif 000008
【００３１】
実験的には、第３光ファイバ１３の導波光の強度として上記（５ｂ）式で表される強度が観測される。第３光ファイバ１３において、基底成分と高次成分との位相差が０であるとき受光強度は最大値となり、基底成分と高次成分との位相差がπであるとき受光強度は最小値となる。受光強度の最大値と最小値との比ｐｔｐ（Peak to Peak）は下記（７）式で示される。（６）式を用いると、（７）式は下記（８）式で表される。
【００３２】
【数７】
2013068747.tif 000009
【００３３】
【数８】
2013068747.tif 000010
【００３４】
図３に示されるように、第２光ファイバ１２と第１光ファイバ１１との接合部分において、第２光ファイバ１２の基底モードから第１光ファイバ１１の基底モードへの結合効率をη01-01,1と表し、第２光ファイバ１２の基底モードから第１光ファイバ１１の高次モードへの結合効率をη01-11,1と表す。第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３との接合部分において、第１光ファイバ１１の基底モードから第３光ファイバ１３の基底モードへの結合効率をη01-01,2と表し、第１光ファイバ１１の高次モードから第３光ファイバ１３の基底モードへの結合効率をη11-01,2と表す。第１光ファイバ１１の長さをＬとする。第１光ファイバ１１における高次モードの減衰係数をα11と表す。第１光ファイバ１１における高次モードの伝送損失[dB]は、10×log10（exp(−α11Ｌ）） で表される。なお、第１光ファイバ１１における基底モードの減衰を０とする。
【００３５】
第３光ファイバ１３における基底成分の強度Ｐ０１は下記（９）式で表される。第３光ファイバ１３における高次成分の強度Ｐ１１は下記（１０）式で表される。ＭＰＩは下記（１１）式で表される。この（１１）式を用いると、測定系のηおよびαからＭＰＩを予測することが可能となる。
【００３６】
【数９】
2013068747.tif 000011
【００３７】
【数１０】
2013068747.tif 000012
【００３８】
【数１１】
2013068747.tif 000013
【００３９】
この（１１）式から判るように、ＭＰＩは、結合効率η01-01,1，η01-11,1，η01-01,2，η11-01,2、第１光ファイバ１１における高次モードの減衰係数α11 および第１光ファイバ１１の長さＬにより決定される。ＭＰＩを小さくするためには、結合効率η01-11,1および結合効率η11-01,2を可能な限り小さくし、減衰係数α11を可能な限り大きくし、Ｌを可能な限り長くすることが望ましい。
【００４０】
結合効率は、互いに接続された２本の光ファイバのモードフィールド径の差と軸ずれ量により決まる。ＭＰＩを小さくするためには、モードフィールド径の差および軸ずれ量それぞれを小さくすることが望ましい。なお、結合効率η01-01,1，η01-01,2をｄＢ表示したものは、接続ロスを表している。接続ロスが小さいほどＭＰＩは良好となると言い換えることができる。
【００４１】
結合効率η01-11,1は０.５以下であるのが好ましく、結合効率η11-01,2は０.５以下であるのが好ましい。また、第１光ファイバ１１および第２光ファイバ１２それぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下であるのが好ましい。第１光ファイバ１１および第３光ファイバ１３それぞれの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径の差が１μｍ以下であるのが好ましい。
【００４２】
第１光ファイバ１１における高次モードの減衰係数α11は、第１光ファイバ１１の敷設状態（与えられる曲げの径）および第１光ファイバ１１の屈折率プロファイルによって決まる。上記η、α11が何れの値でも、第１光ファイバ１１の長さＬを長くすることで、ＭＰＩを低減することが可能となる。
【００４３】
図４は、波長１３１０ｎｍにおける第１光ファイバ１１の長さＬとＭＰＩ計算値との関係を示すグラフである。ここでは、第１光ファイバ１１と第２光ファイバ１２との接続ロスを１.０ｄＢとし、第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３との接続ロスを１.０ｄＢとした。このとき、η01-01,1＝０.７８、η01-01,2＝０.７８、η01-11,1＝０.２１、η11-01.2＝０.２１ であり、他モードへの結合の効率が０.０１である。高次モードの減衰係数α11が異なる３種類の第１光ファイバ１１を想定した。各々の減衰係数α11は０.３９、１.６５、５.４８であった。α11＝０.３９の第１光ファイバ（ＢＩＦ）１１はＧ.６５７.Ｂ３準拠である。他の２種類の第１光ファイバ（ＢＩＦ）１１はＧ.６５７.Ａ２を満たす。
【００４４】
図４から判るように、第１光ファイバ１１の長さＬが長いほどＭＰＩが減少する。単位長さ当たりのＭＰＩ減少量はα11に依存する。α11が小さい（ＬＰ１１モードの損失が小さい）ほど、単位長さ当たりのＭＰＩ減少量は小さい。例えば、α11＝０.３９の第１光ファイバ１１においては、長さＬが７ｍ以上であれば、ＭＰＩは−３０ｄＢ未満となる。
【００４５】
図５は、波長１３１０ｎｍにおける接続ロスとＭＰＩ計算値との関係を示すグラフである。ここでは、第１光ファイバ１１の長さＬを１ｍとした。第１光ファイバ１１の高次モードの減衰係数α11を０．３９とした。第１光ファイバ１１と第２光ファイバ１２との接続ロスと、第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３との接続ロスとが互いに等しいとした。同図から判るように、接続ロスが大きいほどＭＰＩが悪化する。第１光ファイバ１１の両端の接続ロスが０.３ｄＢ以下であれば、ＭＰＩは−３０ｄＢ未満となる。
【００４６】
図４および図５それぞれの計算例では、接続ロスおよびファイバ長それぞれをパラメータとしてＭＰＩ変化を示した。しかし、実使用上においては、接続ロスは、接続方法（融着、Ｖ接、メカニカルスプライス）によって決定されるので、その値の自由度が低いことが想定される。したがって、系のＭＰＩを抑制する手法としては、あらかじめ接続状態を規定し接続ロスの取りうる範囲を限定したうえで、ファイバ長Ｌを最適化することが望ましい。
【００４７】
そこで、上記（１１）式をファイバ長Ｌについて整理し、実際のＭＰＩを−３０ｄＢとする目標に対して±１０ｄＢの誤差（後述）を考慮して、ＭＰＩが−４０ｄＢ未満となる最小長さＬを算出する式を求めると、下記（１２）式のように表される。ここで、Ａは、第２光ファイバ１２と第１光ファイバ１１との接続ロス[dB]であり、Ｂは、第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３との接続ロス[dB]である。この（１２）式を満たす第１光ファイバ１１の長さＬとすることで、実際のＭＰＩを−３０ｄＢとすることができる。
【００４８】
【数１２】
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【００４９】
各パラメータの数値例は以下のとおりである。融着接続の場合、接続ロスＡ，Ｂの値は０.３ｄＢ未満であることが想定される。その場合は、接続ロスＡ，Ｂの値として０.３を用いればよい。第１光ファイバ１１における高次モードの減衰係数α11は、屈折率分布により決定されるので、ファイバ毎に異なる。加えて、減衰係数α11は波長依存性を有し、波長範囲１３１０〜１６５０ｎｍでは長波長ほど減衰係数α11が大きくなる。したがって、ＭＰＩは波長１３１０ｎｍにおいて最も大きくなる場合が多い。１３１０ｎｍにおけるα11は、ＩＴＵ-Ｔ勧告Ｇ.６５７.Ｂ３準拠のＢＩＦにおいては、０.２〜０.５の範囲が一般的である。
【００５０】
図６は、第２実施形態の光伝送路２の構成およびＭＰＩを説明する図である。同図に示される光伝送路２は、第１光ファイバ１１と、第１光ファイバ１１の入射端に接続された第２光ファイバ１２と、第２光ファイバ１２の導波光を受光する受光器１４と、を備える。第１光ファイバ１１はＢＩＦであり、第２光ファイバ１２は略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバである。
【００５１】
第２実施形態では、ＭＰＩは下記（１３）式で表される。ここで、第２光ファイバ１２と第１光ファイバ１１との接合部分において、第２光ファイバ１２の基底モードから第１光ファイバ１１の基底モードへの結合効率をη01-01と表し、第２光ファイバ１２の基底モードから第１光ファイバ１１の高次モードへの結合効率をη01-11と表した。
【００５２】
【数１３】
2013068747.tif 000015
【００５３】
また、（１３）式をファイバ長Ｌについて整理し、実際のＭＰＩを−３０ｄＢとする目標に対して±１０ｄＢの誤差（後述）を考慮して、ＭＰＩが−４０ｄＢ未満となる最小長さＬを算出する式を求めると、下記（１４）式のように表される。ここで、Ａは、第２光ファイバ１２と第１光ファイバ１１との接続ロス[dB]である。第２実施形態の光伝送路２では、この（１４）式を満たす第１光ファイバ１１の長さＬとすることで、実際のＭＰＩを−３０ｄＢとすることができる。
【００５４】
【数１４】
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【００５５】
なお、ＢＩＦは、微小曲げ（例えば曲率半径Ｒ＝５〜１５ｍｍ）が与えられた状態での使用が想定される。その場合、ＢＩＦの微小曲げが与えられた部分において、高次モードの励振や基底モードへの再結合が発生するので、これを接続部分と同様に取り扱うことが望ましい。例えば、Ｇ.６５７.Ｂ３準拠のＢＩＦ（図１に示された光ファイバに対応）は、曲げ損失の規格として曲率半径Ｒ＝５ｍｍでの曲げロスが０.１５ｄＢ／turn未満とされ、その曲げ部分で損失した基底モードの一部が高次モード（クラッドを伝搬するクラッドモード）として伝搬し、曲げ部分または接続部分で基底モードと再結合しＭＰＩが発生する。したがって、上記（１２）式および（１４）式を曲げの影響を含めた形まで拡張することが望ましい。しかし、曲げに因る高次モードの励振や基底モードへの再結合は、接続ロスの影響と比べて一桁程度小さい。極端に曲率半径Ｒの小さい曲げ（曲率半径Ｒ＜５ｍｍ）が短い間隔（数ｃｍ程度）連続的に与えられない限り、実使用上は上記（１２）、（１４）式の関係を満たすことで対応可能である。
【００５６】
次に、実施例について説明する。図７は、実施例１の測定系３の概略構成を示す図である。この測定系３は、第１実施形態の光伝送路１についてＭＰＩを実験により測定するものである。第１光ファイバ１１はＢＩＦであり、第１光ファイバ１１として３種類のファイバ１〜３を用いた。第１光ファイバ１１の長さＬを１ｍとした。第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３それぞれは、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであった。第１光ファイバ１１と第２光ファイバ１２とを融着接続し、第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３とを融着接続した。第２光ファイバ１２の入射端に光源１５を設け、第３光ファイバ１３の出射端に受光器１４を設けた。第２光ファイバ１２の途中に偏波スクランブラ１６を設けた。非特許文献２に記載された測定方法により波長１３１０ｎｍでのＭＰＩを測定した。また、上記（１１）式により波長１３１０ｎｍでのＭＰＩを計算した。
【００５７】
図８は、実施例１において第１光ファイバ１１として用いた３種類のファイバ１〜３それぞれの諸元、ＭＰＩ実験値およびＭＰＩ計算値などを纏めた図表である。図９は、実施例１におけるＭＰＩ実験値とＭＰＩ計算値との関係を示すグラフである。これらの図から判るように、ＭＰＩ実験値とＭＰＩ計算値との誤差は±１０ｄＢの範囲である。したがって、この誤差分を考慮して、ＭＰＩ計算値＝−４０ｄＢとなるファイバ長Ｌとすることで、ＭＰＩ実測値＜−３０ｄＢが達成可能となる。このことから、上記（１２）、（１４）式を用いればよい。
【００５８】
図１０は、実施例２の測定系４の概略構成を示す図である。この測定系４も、第１実施形態の光伝送路１についてＭＰＩを実験により測定するものである。第１光ファイバ１１はＢＩＦであった。各辺の長さが１ｍの正方形の４隅それぞれに曲率半径５ｍｍの円柱物体を配置し、これらの周りに第１光ファイバを２０回だけ巻いた。第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３それぞれは、略ステップ型の屈折率構造を有する汎用シングルモード光ファイバであった。第１光ファイバ１１と第２光ファイバ１２とをＶ溝により接続し、第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３とをＶ溝により接続した。第２光ファイバ１２の入射端に光源１５を設け、第３光ファイバ１３の出射端に受光器１４を設けた。第２光ファイバ１２の途中に偏波スクランブラ１６を設けた。
【００５９】
第１光ファイバ１１のカットオフ波長は約１２５０ｎｍであった。測定波長は１３１０ｎｍであった。接続ロスは０.３ｄＢ未満であった。曲率半径５ｍｍでの曲げ損失は０.１ｄＢ／turn未満であった。ＭＰＩの測定値は５０±３ｄＢであった。これらから、少なくとも１ｍの間隔で曲率半径Ｒ＝５ｍｍ相当の曲げを第１光ファイバ１１に与えても、ＭＰＩは−３０ｄＢ未満となる。
【００６０】
実施例３では、第１光ファイバ（ＢＩＦ）１１に対してステープル打ち試験を行った。直径３ｍｍのＢＩＦ内包光ファイバケーブルに対し、およそ５ｃｍ間隔でステープルを打ち、ＭＰＩの変化を測定した。図１１は、実施例３におけるＭＰＩ測定値とステープル回数との関係を示す図である。同図から判るように、５ｃｍ間隔でステープルを打ちつけた場合であっても、ＭＰＩ測定値に有意な変化は見られない。与えられた曲げより、光ファイバの接続部における接続ロスがＭＰＩに対して支配的であることが分かる。
【００６１】
現在、多種多様な低曲げ損失光ファイバ（ＢＩＦ）が用いられているが、その用途は、多岐にわたり、長さ１〜５ｍといった短尺での使用も想定される。その場合、非特許文献１に記載されているように、ＭＰＩに起因する伝送エラーが発生する恐れがある。一般に１０Ｇ伝送においては、ＭＰＩが−３０ｄＢ未満であることがエラーフリー伝送に必要とされる。ＭＰＩの値は、ＢＩＦと他ファイバとの接続損失、ＢＩＦの高次モード（ＬＰ１１モード）損失α11、およびＢＩＦのファイバ長により決定される。したがって、本実施形態のように、系の接続損失およびＢＩＦのα11が分かれば、あらかじめＭＰＩが−３０ｄＢ未満となる第１光ファイバ１１の長さＬ以上とすることで、伝送エラー発生を回避することが可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１，２…光伝送路、１１…第１光ファイバ、１２…第２光ファイバ、１３…第３光ファイバ、１４…受光器、１５…光源、１６…偏波スクランブラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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